ЖОЛИО ФРЕДЕРИК (1900 г. – 1958 г.)

ЖОЛИО ФРЕДЕРИК

(1900 г. – 1958 г.)

Знаменитый французский физик и радиохимик Жан Фредерик Жолио родился 19 марта 1900 года в Париже.

Его отец, Анри Жолио, был хозяином скобяной лавки. В прошлом он принимал участие в Парижской коммуне. Мать будущего ученого, Эмилия Жолио (урожденная Родерер), происходила из богатой протестантской семьи из Эльзаса. Фредерик был самым младшим, шестым ребенком в семье.

В 1910 году Фредерика отдали учиться в провинциальный лицей Лаканаль. Через семь лет, после смерти отца, юноша вернулся в Париж, где стал студентом училища Лавуазье.

После окончания училища в 1919 году Жолио поступил в Высшую школу физики и прикладной химии в Париже, где раньше работали Пьер и Мария Кюри, и окончил ее через три года с наилучшими результатами среди учеников. Огромное влияние на молодого Фредерика оказал в то время знаменитый французский физик Поль Ланжевен, который преподавал ему физику с первого курса.

Окончив школу физики и химии, Жолио решил пройти инженерную практику на сталелитейных заводах Арбеда в Эш-Сюр-Эльзасе, но в скором времени был мобилизован в армию в чине сублейтенанта.

После окончания воинской службы Жолио возвратился в Париж. Полученный диплом инженера давал возможность начать работу в различных сферах, но Фредерик решил продолжить свой путь в науке. По рекомендации Ланжевена в 1925 году Фредерик Жолио начал работать личным препаратором Марии Кюри в Институте радия в Парижском университете. Параллельно он продолжал изучать физику и химию и по настоянию Марии Кюри в короткий срок сдал экстерном экзамены на степень бакалавра и на степень лиценциата.

В этом же году Фредерик познакомился с Ирен Кюри, дочерью Пьера и Марии Кюри, которая, как и он, работала в Парижском университете. 4 октября 1926 года Фредерик и Ирен поженились. После женитьбы супруги стали подписываться общей фамилией «Жолио-Кюри».

В 1927 году у них родилась дочь Элен Жолио-Кюри, а несколько позже – сын Пьер. Дети Жолио-Кюри в будущем тоже стали учеными.

После женитьбы супруги продолжили свои научные исследования. Большую часть научных работ они делали вместе. Их первая совместная работа была напечатана в 1928 году.

Первая научная работа Фредерика была опубликована в 1927 году и касалась разработанного им нового метода изготовления очень тонких металлических пленок радиоэлементов на различных подложках, а также изучения электрических свойств этих пленок.

Уже своей первой работой молодой ученый заслужил признание. Он не только разработал новые способы получения пленок, но и собственноручно изготовил лабораторные установки по своим же чертежам. Метод Фредерика Жолио-Кюри затем использовал английский физик Томпсон для изготовления тонких золотых пленок.

Фредерик был ученым-практиком. Уже в самых первых своих работах он начал искать пути практического применения полученных результатов. Он разработал способы получения очень высоких сопротивлений с температурным коэффициентом сопротивления, близким к нулю, усовершенствовал технику получения сверхтонких слоев металлов и солей металлов.

Кроме того, он принимал в те годы участие в экспериментальных исследованиях радиоактивности, проводимых Марией Кюри.

В 1930 году Фредерик был удостоен докторского звания за исследование электрохимических свойств радиоактивного элемента полония. В этом же году он был удостоен правительственной стипендии.

Поскольку найти академическую должность Фредерику не удалось, он остался в Парижском институте радия и продолжил исследования, связанные с воздействием радиации.

За период с 1927 по 1932 год супруги Жолио-Кюри получили большое количество полония, что позволило им проводить разнообразные исследования. В 1928 году они опубликовали свою первую совместную работу «О числе ионов, создаваемых в воздухе альфа-лучами радия С1». В этом же году супруги Жолио-Кюри начали систематически изучать ядерные реакции, происходящие при облучении ядер легких элементов альфа-лучами полония.

В 1930 году немецкий физик Вальтер Боте обнаружил, что при бомбардировке альфа-частицами некоторых легких элементов (в том числе бериллия и бора) появлялось жесткое гамма-излучение.

Фредерик Жолио сконструировал новый вариант камеры Вильсона, которая давала возможность производить расширения при давлениях, близких к давлению насыщенных водяных паров при комнатной температуре. Это позволяло увеличить наблюдаемый пробег альфа-частиц в 76 раз (по сравнению с пробегом при атмосферном давлении), а также наблюдать распад отдельных атомов.

Другим достижением ученого стало создание сверхмощного источника альфа-частиц. С помощью этого аппарата супруги Жолио-Кюри в 1932 году повторили опыты Боте и Беккера. Но для регистрации испускаемого излучения ученые использовали не счетчики Гейгера – Мюллера, которыми пользовались Боте и Беккер, а ионизационную камеру, соединенную с очень чувствительным электрометром, и камеру Вильсона.

В результате исследований супруги Жолио-Кюри обнаружили, что пластинка водородного вещества, размещенная между облученным бериллием (или бором) и детектором, увеличивает первоначальную радиацию почти вдвое.

После того как ученые закрыли входное отверстие ионизационной камеры тонким листиком алюминия, они обнаружили свойство нового излучения – способность выбивать ядра атомов веществ, через которые оно проходило. Сам эффект выбивания ядер можно было наблюдать в результате фотографирования в камере Вильсона следов ядер водорода.

Ознакомившись с результатами работ Жолио-Кюри, Джеймс Чедвик в своих опытах применил ионизационную камеру с пропорциональным усилителем. Измерив кинетические энергии выбиваемых ядер, он доказал, что излучение состояло из электрически нейтральных частиц, масса которых близка к массе протона (открытого в 1932 году американским физиком Карлом Д. Андерсоном). Таким образом, Чедвик открыл нейтрон – нейтральную частицу, входящую в состав атомного ядра, существование которой предположил Резерфорд еще в 1923 году.

В своих последующих работах Фредерик и Ирен исследовали свойства нейтрона и позитрона. Благодаря открытию Чедвика можно было использовать для расщепления атомного ядра более эффективные снаряды, чем альфа-частицы.

В 1933 году на Первой Всесоюзной конференции по атомному ядру в Ленинграде Фредерик Жолио прочел доклад о своих исследованиях нейтронов.

На VII Сольвеевском конгрессе в Брюсселе в октябре 1933 года Фредерик представил результаты исследований нейтронов, испускаемых фтором, алюминием и натрием под действием альфа-лучей полония. Закрывая отверстия конденсационной камеры тонкой алюминиевой фольгой, ученый обнаружил, что при воздействии лучей на алюминий образуются не только электроны, но и позитроны. Аналогичные результаты были и при опытах с бором и бериллием. Доклад молодого ученого был встречен с недоверием, и только Нильс Бор и Вольфганг Паули поддержали открытия и посоветовали продолжать работу в данном направлении.

По возвращении из Брюсселя в начале 1934 года супруги Жолио-Кюри начали новую серию экспериментов, которые привели ученых к величайшим открытиям. Они обнаружили, что эмиссия позитронов продолжалась даже после того, как был убран полониевый источник, и бомбардирование альфа-частицами было прекращено. При этом некоторые из подвергаемых анализу образцов алюминия и бора превратились в новые химические элементы. Так, алюминий превратился в несуществующий в природе радиоактивный фосфор (радиофосфор), а бор – в радиоактивный изотоп азота.

Таким образом, ученые открыли искусственную радиоактивность, поскольку образующиеся радиоактивные элементы были созданы искусственным путем.

Результаты своих исследований супруги Жолио-Кюри опубликовали в 1934 году. В своих трудах они высказали мнение, что и другие превращения, вызванные другими бомбардирующими частицами – нейтронами, дейтронами, протонами, – тоже должны приводить к образованию искусственных радиоэлементов. Предположения ученых в скором времени подтвердились, а их открытие принесло им всемирную славу.

В 1935 году Фредерику и Ирен Жолио-Кюри совместно была присуждена Нобелевская премия по химии «за выполненный синтез новых радиоактивных элементов».

В своей презентационной речи представитель Шведской королевской академии наук К. В. Пальмайер от имени всего человечества поблагодарил ученых за их открытия, ведь благодаря возможным искусственным превращениям одного элемента в другой человечество могло приобрести бесценные лекарственные препараты.

В своей нобелевской лекции «Химическое доказательство превращения элементов», прочитанной 12 декабря 1935 года, Фредерик Жолио пророчески заметил, что в скором времени исследователи будут расщеплять и создавать различные элементы и смогут осуществлять превращения веществ взрывного типа, которые будут аналогичны цепным химическим реакциям. Таким образом, становится возможным освобождение большого количества энергии, приводящее к ядерному взрыву.

После получения Нобелевской премии Фредерик Жолио начал исследовать ядерные реакции.

1937 год был богат на масштабные события в жизни молодого ученого.

Продолжая работать в Институте радия, он одновременно занял должность профессора в Коллеж де Франс в Париже – одном из старейших научных и учебных центров Франции. В Коллеж де Франс он создал исследовательский центр ядерной физики и химии, а также основал новую лабораторию, где физики, химики и биологи работали в тесном сотрудничестве. На кафедре Коллеж де Франс он работал до самой смерти.

Под патронажем ученого велось строительство одного из первых в мире циклотронов, в котором при проведении исследований в качестве источника альфа-частиц должны были использоваться радиоактивные элементы.

Также ученый возглавил лабораторию атомного синтеза в Национальном центре научных исследований.

В 1939 году немецкий химик Отто Ган открыл возможность расщепления атома урана. После того как Фредерик Жолио нашел доказательство того, что расщепление носит взрывной характер, он начал совместно с сотрудниками искать практические перспективы извлечения ядерной энергии.

В следующем году он разработал несколько проектов по применению ядерной энергии. 30 октября 1939 года вместе с сотрудниками он передал Французской академии наук запечатанный конверт, который следовало вскрыть не раньше чем через 10 лет, и в котором содержалась статья «О возможности получения в урановой среде расходящихся цепных реакций».

Весной 1939 года большая группа американских физиков, включая Э. Ферми, Л. Сцилларда, при поддержке Нильса Бора попыталась инициировать прекращение публикаций исследований по ядерной энергетике, и многие физики поддержали эту инициативу, однако Фредерик Жолио отказался это сделать.

Он начал конструировать урановый котел с тяжелой водой и выкупил у Норвегии практически все имевшееся тогда количество тяжелой воды. Но Вторая мировая война и оккупация Франции фашистами внесли изменения в планы ученого и заставили его приостановить исследования.

Вся документация и запасы тяжелой воды были переправлены тайно в Англию, что дало возможность английским ученым продолжить исследования по разработке атомного оружия. Позже материалы ученого были перевезены в Канаду. Имеющиеся девять тонн окиси урана были спрятаны во Франции.

Фашистам удалось дважды арестовать Фредерика Жолио, но он дал им ложную информацию, сообщив, что материалы и документы были увезены на пароходе. На самом деле ученый знал, что этот пароход был потоплен немецкой авиацией.

Во Франции ученый стал одним из организаторов движения Сопротивления. В своей лаборатории в Коллеж де Франс он собственноручно изготавливал гранаты и развозил их подпольщикам.

Во время битвы за Париж он вместе со всем народом сражался на баррикадах. До самого конца войны Жолио был председателем Народного фронта. В 1942 году Жолио вступил в Коммунистическую партию Франции и позже стал членом ее Центрального Комитета.

В период оккупации ученый находился в Париже. Он сохранил свои посты в Институте радия и в Коллеж де Франс. После того как фашисты арестовали Поля Ланжевена, профессор Жолио первый раз в жизни прервал чтение лекции. Позже он организовал побег своего друга и учителя в Швейцарию.

По окончании войны знаменитому ученому было присвоено звание Командора Почетного легиона, он был также представлен к награждению Боевым крестом.

После освобождения Франции Жолио был назначен директором Национального центра научных исследований. Ученый добивался продолжения ядерных исследований в стране и убедил президента Шарля де Голля создать Комиссариат по атомной энергии Франции. По его разработкам в 1946 году во Франции Комиссариат атомной энергии был-таки создан, а сам идеолог был назначен Верховным комиссаром по атомной энергии.

Уже через два года Нобелевскому лауреату удалось запустить первый во Франции циклотрон, в конце 1948 года начал работать первый французский атомный котел с ураном и тяжелой водой.

Кроме работы в Комиссариате атомной энергии, Жолио продолжал читать лекции в Коллеж де Франс. В течение 1944–1950 годов знаменитый ученый был членом Временной Консультативной ассамблеи, Экономического Совета при ЮНЕСКО, принимал участие в различных министерских комиссиях, в 1946 году был делегатом от Франции в Комиссии по атомной энергии ООН.

В 1950 году из-за связи Жолио с коммунистической партией и отказа вести ядерные исследования в военных целях правительство Франции сначала сократило кредиты Комиссариату, а затем сместило Фредерика Жолио с поста Верховного комиссара по атомной энергии. Через некоторое время из Комиссариата была также уволена Ирен Жолио-Кюри.

В декабре 1950 года знаменитого ученого не допустили в форт Шатийон, куда он был приглашен на празднование двухлетия со дня пуска им первого атомного котла.

После отстранения от работы в Комиссариате атомной энергии Жолио посвятил свое время исследовательской работе в лаборатории ядерной физики и химии в Коллеж де Франс и в лаборатории атомного синтеза в Национальном центре научных исследований. Также он продолжал преподавать в Коллеж де Франс.

За свою научную карьеру гениальный ученый опубликовал более ста двадцати научных работ, более половины которых были выполнены совместно с женой – Ирен Жолио-Кюри.

Кроме Нобелевской премии профессор Жолио удостоен многих других премий и наград. Он был награжден медалями П. Кюри (1923), К. Маттеучи (1932), Д. Юза (1947), А. Лавуазье (1954), золотой медалью Барнарда Колумбийского университета за выдающиеся научные заслуги (1940), в 1951 году получил международную Ленинскую премию «За укрепление мира между народами».

Ученый был членом ряда научных обществ и университетов, среди которых – Французская академия наук, Академия наук СССР, Медицинская академия Франции и другие.

Кроме того, Фредерик Жолио-Кюри был председателем Всемирной федерации научных работников, на посту которой помогал сотрудничать ученым разных стран.

Знаменитый ученый продолжал активную политическую и социальную жизнь, став президентом Всемирного Совета Мира. Он выступал на различных заседаниях и конгрессах Всемирного Совета Мира. Ученый боролся с применением бактериологического оружия, а также против войны в Корее.

После смерти жены Ирен Жолио-Кюри в 1956 году Фредерик занял ее пост директора Института радия, а также пост профессора Сорбонны. Кроме того, он уделял много внимания строительству нового французского центра ядерной физики в Орсе.

В свободное время ученый совершал походы в горы, рисовал картины и играл на фортепиано.

В 1957 году Фредерик Жолио перенес острый вирусный гепатит и 14 августа 1958 года после операции знаменитый нобелевский лауреат умер в Париже.